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华盛顿州高速公路限速和交通死亡率
摘要：背景：1987年，美国的个别州允许农村地区的高速公路限速从55mph提高到65mph。
对限速对高速公路安全产生的影响进行分析，已经产生了矛盾的结果。
主题：判断1987年华盛顿州农村高速公路限速的增长是否影响高速公路上致命性的碰
撞或所有碰撞的发生，以及对平均车辆速度和变化速度的影响。
设计：对从1974到1994年间的华盛顿州的碰撞和车辆速度的生态研究。
结果：1987年后，致命碰撞的发生率是期望中没有增长的车速限制的2倍，比率是2.1。结果显示在华盛顿州每年有多出26.4人死在高速公路上。总共的碰撞率没有实质性的改变，比率是1.1。平均车辆速度上升了5.5mph，变化速度没有受到限速提高的影响。
结论：在华盛顿州致命碰撞率的提高和高速公路上死亡率的提高和车速限制的提高有联系。
关键词：致命碰撞；高速公路安全；限制时速

1 引言
1974年，全美55mph的速度管制立法，尽管这项立法的原因是1973-1974年间由于能源危机引发的石油节约的需要，但是随后在每英里的行驶路程中高速公路的死亡率有了下降。1987年，地面交通和统一搬迁援助法允许农村高速公路的速度放宽到65mph，55mph的速度管制就放松了。1987年间，总共有38个州放宽了农村高速公路的速度管制，1988年又增加了2个州（美国国家公路交通安全管理局，1992）。
从1987年速度管制放宽后，发表的5篇论文用单个州的碰撞数据来检测致命碰撞率，所有的结果表明死亡率有所增加；范围从Alabama州的18%到New Mexico的93%不等（Gallagher等，1989；Wagenaar等，1990；Rock，1995；Ledolter和Chan，1996）。另外还有8篇已发表的论文采用了全国的数据，产生了相互矛盾的结果。McKnight和 Klein发现限速提高到65mph的州死亡事故上升27%，同时限速没有改变、依然是55mph的州死亡事故也上升了10%。Baum等人发现：限速改变第1年的死亡事故增加率为15%（Baume等，1989），第2年为26%（Baume等，1990）。Garber和Graham不恰当地使用线性回归分析每个州每个月的死亡数，因为这些数据不是正态分布，然后得出：有些州限速的提高导致死亡率的提高，有些州死亡率下降，有些州没有影响（Garber和Graham，1990）。Lave和Elias认为整个州的交通事故死亡总数比农村高速公路死亡总数能更好地分析农村高速公路限制时速提高的影响，并且他们忽略长期的死亡事故的下降趋势，得出速度提高后死亡率降低的结论（Lave和Elias，1994）。国家高速公路交通安全管理部门报道限速提高的州比没有采取限速提高的州的死亡率增加30%，并且限速的提高在1990年导致全国范围每年的死亡数增加539人（美国国家公路交通安全管理局，1992）。Chang和Paniati得出限速的提高不一定会导致死亡率的提高，即使他们的数据和分析显示是相反的。
一些交通工程师认为限速的提高事实上会减少死亡人数。一些权威的交通工程参考资料支持这一观点；一般用85%位地点车速来确定限速的最高车速是最佳的，在决定碰撞比率上，变化速度比限速的最高车速重要，如果限速提高到85%位地点车速，变化速度可能会下降。尽管在决定车速限制最高车速上这些观点很重要，很少有文献对限速增加对车辆平均速度和变化速度的影响进行分析。
这项研究的具体目的在于对限速的提高对农村高速公路的致命撞击和总共碰撞率以及对平均速度、变化速度的影响的评估。
2 方法
华盛顿州交通安全委员会给我们提供了1970-1994年间华盛顿州每年致命碰撞、所有碰撞、死亡人数的数据和车辆在农村和城市州际高速公路的行驶里程的数据。一起碰撞可能会卷入1辆、2辆或以上的车辆。在致命性碰撞事故中会有1个或以上的人死亡。他们还提供了平均速度和85%位地点车速，但是1994或1987年的农村高速公路的车速得不到。1970-1974年间的高速公路的数据得不到。这些数据是由华盛顿州交通部分所搜集的。
这些车速数据从由WADOT指导的每年车速研究中得到的。作为顺从联邦制定的车速限制的一个州，WADOT从州里限速为55mph的高速公路中随机抽出33个5英里长的地点，对其交通进行监控。高速公路每年监管的州的数目不等，少到12个，多到19个。1987年后，华盛顿交通部主动自愿继续监测限速为65mph的高速公路。车速一直是使用雷达监测的，直到1981年才用自动感应装置监测车速。用通过这些地点的车辆数来估计州内高速公路车辆行驶里程总数。
我们用泊松回归法（Forme，1983；Breslow和Day，1987；McCullagh和Nelder，1989；Kuhn等，1994）来分析致命碰撞率（即每公里致命碰撞发生率）和限速提高的关系。泊松回归法得出的结果是预测数量的自然对数。对于行车里程来说，自然对数的分母被视为一个偏差量，即回归中假设系数为1的预测变量。泊松回归法一种适用于处理遵循泊松分布数据的方法，交通事故数据大体上服从泊松分布（Nicholson和Wong，1993；Miaou，1994）。我们将1974年到1994年的数据用回归分析，为了校正可能产生的偏差，采用负二次项回归模型（Breslow，1984；McCullagh和Nelder，1989）。我们通过检查残余误差来寻找剩余序列相关值、偏差值和影响结果的观测值，并且评估了该模型的拟合程度。我们对限速提高和致命交通事故发生率以及提高限制时速和整体事故率（致命和非致命）之间的关系进行了类似的分析。
交通工程师通常采用平均车速和85%位地点车速之间的差值来测量变化速度。因为速度近似服从正态分布，所以这个差值约等于速度的标准差。我们用图形的方法来比较平均车速、85%位地点车速和限制时速提高前后的速度变化。
碰撞数据包括了农村和城市州际公路的信息，但限制时速仅在农村公路中提高了。自1974年以来，除了1987和1988年有所增加外，农村和城市州际公路的事故率持续下降。我们通过建立一个线性回归模型来说明这种长期趋势，同时加入一个描述地点（农村/城市）的项，用来避免由于地点的混淆。由于1987年农村高速公路限制时速发生了变化，因此我们在模型中排除了农村数据。
3．结果
在速度为55mph管制实施期间，致命交通碰撞率有所下降，但是在该项命令实施之前已经呈现下降趋势（图1）。1979—1986年，农村和城市事故发生率都很相似，并呈下降趋势。但是这种状况在1987年发生了变化，农村的致命交通事故率增加了，而城市的致命交通碰撞率保持相对稳定。州际公路上的碰撞包括致命的和非致命的碰撞，在20世纪70年代初期呈下降趋势，但之后就保持相对稳定（图2）。1974年以后，城市州际公路的碰撞率大约是农村州际公路的2倍。1987年限制时速变化后，农村州际公路碰撞率实际上并没有大幅度的增长。

图1 华盛顿州际高速公路致命交通碰撞率（每百万行车公里致死事故率）
垂直线表示限速55mph实施生效的日期（1973年11月）以及农村州际公路采用更高限速65mph的日期（1987年4月）

图2 华盛顿州际高速公路上总共碰撞率（每百万行车公里的碰撞率）
垂直线表示限速55mph实施生效的日期（1973年11月）以及农村州际公路采用更高限速65mph的日期（1987年4月）

在限速提高后，农村高速公路上的致命碰撞率的比率为2.1（95%置信区间为1.6-2.7），和预期的相比没有多大变化（见表1）。模型为检验剩余误差提供了一组很好的数据，但是并没有证明重要的残余序列的相关性。限速提高后与预期的相比较，农村高速公路上的致命碰撞率的比率调整为2.2（95%置信区间为1.6-2.9）。限速改变将总共碰撞比率调整为1.1（95%置信区间为1.0-1.3）可以看出限速的变化似乎与总共碰撞率没有什么关系。

表1 最终的负二项分布模型中致命碰撞率与限速变化、年份以及城市与农村高速公路之间关系

回归系数
标准误差
风险比率
风险比的95%置信区间
速度限制变化
0.73
0.136
2.1
(1.6,2.7)
年份（每年）
-0.057
0.0073
0.94
(0.93,0.96)
城市与农村
-0.22
0.092
0.81
(0.67,0.96)

在限速提高之前，农村州际公路在1982—1986年5年间的平均车速为58.5mph（图3）。在提高限制时速的第一个5年，即1988—1992年，平均车速为64.0mph，增加了5.5mph。与此同时，农村州际公路的85%位地点车速从64.0mph提高到70.6mph，增加了6.6mph。1980年以来，平均车速、85%位地点车速和平均车速的差异、农村和城市高速公路的速度变化都有所增长，但是这些增长并不受限速改变的影响（图4）。

图3 华盛顿州际高速公路平均车速和85%位地点车速
实线代表城市高速公路速度，虚线代表农村高速公路速度。垂直线表示限速55mph实施生效的日期（1973年11月）以及农村州际公路采用更高限速65mph的日期（1987年4月）。1970-1974年间的数据没有根据高速公路的类型分别报告。

图4华盛顿洲际高速公路上的速度差异，以85%位地点车速与平均速度的差异性来衡量
垂直线表示的是农村州际高速公路上采用限制时速65mph的日期（1987年4月）。
1987年农村高速公路的数据在此没有显示。
4．结论
这项研究表明华盛顿州农村州际高速公路在1987年限速提高到65mph后，致命交通碰撞比限速没改变前增加了10%（95%置信区间为60-170%）。总体碰撞率变化很小，这表明了致命碰撞在总体碰撞没增长的情况下，也可能增长。农村高速公路的平均车速和85%位地点车速，随着限速的提高而增长，但对农村高速公路的速度变化并没有多大影响。
与造成致命碰撞有关的因素很多，比如道路条件、路面和车辆设计、驾驶员年龄以及是否酒后驾车等。我们利用城市高速公路的数据来分析碰撞率的长期发展趋势。在限速变化的同时，可能某些因素在某一类型的高速公路上发生变化，但在其他类型上并未发生变化。然而，我们并不知道哪些因素可以解释限速变化和致命碰撞率之间的关系。
华盛顿州致命碰撞率增长幅度比任何用单个州数据的5篇研究报告或全国性的研究还要大。华盛顿州平均车速由1985-1986年的58.5mph提高到1988-1992的64mph，平均车速如此大幅度增长可能是产生巨大影响的一个原因。其他3篇研究报告（Gallagher等，1989；Brown等，1990；Ledolter和Chan，1996）也提到了这些速度的提高，只有爱荷华州的平均车速增长从1985-1986年的59mph增长到1990-1991的66mph，与华盛顿州的相似（Ledolter和Chan，1996）。如果高速公路上致命碰撞的发生取决于限速，那么就目前的研究表明，限速的改变可能取决于车速变化的幅度。这在各个州之间可能有大的区别。
另一个产生较大影响的原因是，与其他的相比，我们适当地使用了回归模型来统计数据，并且这是限速实行后几年里的数据，因而更精确地衡量了华盛顿州的实际情况。这些在新墨西哥州（Gallagher等，1989），密歇根州（Wagenaar等，1990），和阿拉巴马州（Brown等，1990）所做的研究数据来自于限速提高后一整年的数据。而关于阿拉巴马州的研究没有考虑到交通死亡事故呈长期下降的趋势。
1988-1994年，华盛顿农村州际公路每年平均死亡人数为48.4。在限速没有提高的情况下，预期每年平均死亡人数可达到22.0人。因此，农村高速公路限速的提高与每年多出的26.4的死亡人数有关。
很多交通工程师认为大多数司机都是选择一个安全舒适的驾驶速度，他们很少注意限速标志（Pline等，1992）。如果这是真的，那么限速对大多数司机的驾驶速度并没有影响，可能只有少数驾驶员注意到限速标志并按照限速行驶，因此变化速度下降了。交通工程师认为85%位地点车速是一个重要的速度基准，也经常被认为是确保安全的限制时速（Warren，1982；Pline等，1992）。一些交通工程的参考文献认为85%位地点车速是一个事故率最低的车速，说明这是一个确保安全的速度（Warren，1982）。
另一些有影响力的交通工程师的观点是，变化速度是行车安全的重要组成部分——驾驶员在特定的道路上以较小的变化速度行驶能减少事故的发生，反之则会导致事故增加。这意味着提高限制时速可以减少速度变化，而且实际上更高的限速可以减少碰撞的发生。因此，将85%位地点车速设置为限制时速是更安全的，这些观点大多数是20世纪50年代至60年代Solomon（1964）和Cirillo（1986）的研究。
这项研究的结果不支持将85%位地点车速设置为限制时速。农村高速公路限制时速提高时，平均车速和85%位地点车速也迅速大幅度提高。这表明大多数司机并不仅仅是以他们感觉舒适的车速行驶，还是会受限制时速的影响。但是，限制时速每提高10mph，平均车速仅增加5.5mph，这表明虽然限制时速对车速影响很大，但不是唯一的影响因素。
变化速度不受限速改变的影响，这表明开得慢的司机和开得快的司机都是以相同的增量来提高他们的行驶速度。他们没有意识到降低变化速度更有利于行车安全，这是因为限速提高并没有降低变化速度。
在McKnight和Klein（1990）全国性的研究中观测出在限速没有提高的各个州中，车速超过65mph的驾驶员所占比例很高，这是因为公众可以接受在限速内适当开快点，因此他们建议尽可能的提高速度。数据显示在限速改变前，车速超过65mph的驾驶员正在逐年增长。
华盛顿州1981到1986年间，农村和城市高速公路上平均车速和85%位地点车速都有小幅度增长，但是在限速改变后仅有农村高速公路上有较大的增长速度。这表明，至少在华盛顿州，更高的限速将鼓励司机开得更快。
McKnight和Klein（1990）以及Lave和Elias（1994）推测，农村高速公路更高的限制时速将吸引其他公路上的驾驶员，特别是那些喜欢开快车的驾驶员。这将使其他道路上的致命碰撞率下降，因此，必须考虑评估限速提高的影响。然而，这个理论不能解释我们的研究成果。由于华盛顿州农村高速公路的地理位置，驾驶员在选择走高速公路还是其他公路的时候，很少会选择走高速公路。实际上，在限速提高的5年里农村高速公路车辆行驶总里程与5年前相比仅增长了11%，而同一时期的城市高速公路车辆行驶总里程增长了23%（数据未显示）。
限制时速可能通过2种方式潜在影响致死碰撞率，导致碰撞数量增加，或者是导致碰撞严重程度增加。限速提高后华盛顿州的总体碰撞率仅发生微小的变化。其他3篇关于总体碰撞率的每项研究报告指出伊利诺斯州和阿拉巴马州的总体碰撞率增加了（Brown等，1990；Rock，1995），但是新墨西哥的研究发现总体碰撞率下降（Gallagher等，1989）。因此，出现了限速的提高可能导致致命碰撞的增加而总体碰撞数量不变的情况。这表明这项研究如同Solomon（1964）和Cirillo（1986）早期的研究一样，只考虑了碰撞率，不应该用来解释高速公路的限速提高带来的影响。